曹寒梅1 陈敏2 蔡虎3
（陕西省医疗器械检测中心 陕西西安 710075）
【摘要】本文通过对牙科材料色稳定仪器结构和功能的介绍，阐述了牙科材料色稳定性老化试验强化模拟的试验原理，希望能够使检测人员不仅懂得试验操作，更要懂得检测设备以及试验原理，并且应注意在试验过程中对于氙灯、紫外滤光片、循环水浴和时间的监测、控制的重要性。
【关键词】牙科材料色稳定仪器 结构功能 试验原理
【中图分类号】R783.1 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2014）01-0056-01
1、引言
牙科材料是生物医学材料之一，用于口腔生物环境中。如在口腔临床应用于修复缺损的牙齿或替代缺损、缺失的牙列，使其恢复解剖形态、生理功能和美观，以及在口腔预防保健、对畸形的矫治等项医疗中所使用的各种材料。
色稳定性是牙科材料的一项重要指标。牙科材料在使用时直接或间接暴露于光线下，光能破坏牙科材料分子结构从而导致变色。一般会使牙科材料颜色变浅、或变暗，使得牙齿的颜色不一致，影响使用者的美观。目前，牙科材料的色稳定性测定，依据YY/T 0631-2008/ISO7491：2000《牙科材料 色稳定性的测定》 检测。本文以此标准为基础主要介绍了牙科材料色稳定仪器的结构以及色稳定老化试验强化模拟的试验原理，希望能够使检测人员深入懂得试验操作和注意事项。
2、试验原理
自然气候老化试验方法是国内外广泛采用的方法，其主要原因是自然气候老化实验结果更符合实际，所需的费用较低而且操作简单方便。但自然气候老化试验的不足之处是试验需要的时间长，试验人员可能没有这么多年的时间等待一个产品的测试结果，并且气候不可能年复一年的完全相同，故试验结果的再现性也不理想。所以需要提供一个模拟的试验环境，强化并加强自然环境对于试样的老化或破坏，这其中就包括模拟太阳、温度、湿度、淋雨等条件。
牙科材料色稳定仪器是为了模拟并强化自然条件对被测牙科材料颜色的褪色作用，提供测试所需的光辐射强度、温度、湿度、浸水等条件。将被测牙科材料放入试验仓内测试，待完成测试所需时间后，取出试样进行评比，评定牙科材料在浸水光照射后的颜色稳定性。
3、色稳定仪器结构和工作原理
牙科材料色稳定性仪器由发光源、紫外线滤光片、循环水浴组成。
其中发光源，要求中等压力的氙灯，色温在5000K至10000K之间，在试样上的照度应达150000lx±15000lx，也可用其他氙灯等同的发光源。紫外滤光片要求对300nm以下光波的透射率应小于1%，对370nm以上的光波透射率应大于90%。循环水浴要求蒸馏水或去离子水，温度维持在（37±5）℃，水面在试样上（10±5）mm，试样平放在检测室底部。
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3.1氙灯
氙灯可产生紫外线，可见光和红外线，所以氙灯检测设备被认为可最好的模拟太阳光的所有光谱。
氙灯利用氙气放电而发光的电光源，是一种发光功率大，接近日光的灯，分为长弧氙灯、短弧氙灯和脉冲氙灯三类。
氙灯中充填的氙气，氙气是惰性气体中原子序数较大的元素（也就是较重元素），院原子半径较大，在弧光放电中，电子与气体发生弹性碰撞损失的能量同气体的原子量成反比，所以与其他惰性气体相比氙气弧光放电时损失较小，发光效率高。同时，氙气的电离电势较低，放电时电极附近的电压降小，这样可以延长电极的寿命。又由于氙原子结构的特点，长弧氙灯发出的光谱和日光非常接近，这是氙灯的最大特点。正是由于氙灯发出的光谱和日光非常接近这一特性。所以在国内外作为布匹织物的颜色检验、药物、塑料的老化试验、织物栽培、光化学等方面充当人工老化的光源和模拟日光，是环境试验广泛采取的方法。
牙科材料色稳定性的测试要求中等压力的氙灯，色温在5000K至10000K之间，在试样上的照度应达150000lx±15000lx，但是由于氙灯光源的光谱自身内在的稳定性差，长时间使用时，氙灯光谱能量分布不但在光源的长波长范围随灯的使用时间延长变化显著，而且在短波长的范围内也有明显变化。这种变化引起的原因是氙灯的老化，是它自身内在特性。由于氙灯光源稳定性不高，必须设计复杂的试验系统。典型的氙弧辐射都配备一个辐照度控制系统，辐照度控制系统在氙弧辐射实验中很重要，能够自动补偿能量，可以有效延长灯管使用寿命。对这种变化也可以采取其他补救措施，例如提高更换灯管的频率以减轻灯光老化的影响，或者可用传感器控制辐照度。
氙灯还有制冷系统，因为氙灯的工作温度很高，仅靠自然冷却不行，需要强波冷却，由于氙灯工作时灯管本身会发热并需要强制散热。风冷氙灯是以高速冷空气来冷却氙灯灯管，而水冷氙灯则是以快速流动的冷却水来带走灯管热量。
尽管存在因灯老化引起的光谱能量分布变化，氙灯仍不失作为耐候性和耐日光照射试验的一种可靠的和反映实际的光源。
3.2紫外滤光片
虽然氙弧光灯检测设备被认为可最好的来模拟太阳光的所有光谱，但这种方法也有它的局限性，氙弧光灯产生的光谱必须经过过滤来减少不期望的光谱成分。滤光器的使用取决于被测材料和最终使用的应用。有三种类型的经常使用的滤光器：日光、窗玻璃、波长范围大的紫外线。不同的过滤类型过滤的紫外线的短波段的量不同，通过改变不同类型的玻璃滤光器可以改变透过的波长从而得到不同的光谱，得到不同类型的模拟太阳光，最终实现对材料破坏的不同速度和类型。
对于牙科材料色稳定性的测定，选用的是由光学玻璃（硼硅酸玻璃）制成紫外滤光片，要求对300nm以下光波的透射率应小于1%，对370nm以上的光波透射率应大于90%。要想明白为什么选用此类紫外滤光片，就首先要了解自然光中的紫外线波长。科学工作者一般将紫外线分成三个波段：A波又称长波，波长320-400nm，B波又称中波，波长290-320nm，C波又称短波，波长290nm以下，但由于紫外线中的C波在穿透空气层时，绝大多数被臭氧层所吸收，到达地面的数量微乎其微，所以到达地面的自然光中的紫外线，主要是A段及B段紫外线。所以为了更加符合自然状态下牙科材料受到的光照情况，将自然状态下不能接受到的紫外线滤除，所以要给色稳定仪器中全光谱的氙灯添加紫外滤光片，滤除300nm以下的光波，保留370nm以上的光波。
但是该类滤光片在氙灯的长时间照射下透过率会严重下降，甚至失去透过率，这种变化是用肉眼很难发现的状况。所以滤光片要在使用一定时间后更换，依据滤光片的质量有的1500h后更换，有的可能能达到5000小时运行寿命的品质。
3.3循环水浴
为了模拟牙科材料口腔中的温度和湿度的环境，标准YY/T 0631-2008/ISO7491：2000《牙科材料 色稳定性的测定》规定试验需要在维持在（37±5）℃的循环水浴中，并且水面在试样上（10±5）mm，照射试样（24±1）h后，通过对一半包裹锡箔遮光一半光照的试样进行比较。并且试验为了防止水玷污高纯度的需要3级水或纯净水是非常必要的。
4、测试牙科材料色稳定性的注意事项
影响牙科材料色稳定性测试的主要因素是光、热和水。氙灯通过滤光片的模拟光线应符合标准YY/T0631-2008的要求，在实际操作中应使用照度计和标准黑板温度计进行监测，查看照度和色温、以及测试室的温度是否符合要求。
各厂家的色稳定仪器都明确写明氙灯使用寿命，试验操作人员应了解了氙灯的老化特性，若实验仪器本身不带有自动记录氙灯使用时间的功能，使用人员应该对该设备的使用时间进行详细记录，及时更换氙灯。若实验室有光谱仪等贵重设备的条件，应定期对色稳定一进行期间核查，核查光照强度、色温以及光谱的变化。检测人员应定期对色稳定仪器进行设备维护，严格按照仪器说明书操作，可减免对设备的损伤。
并且紫外滤光片经过光的照射，氧化、老化，也应及时更换，在安装氙灯和滤光片时,千万不要赤手触摸灯管或滤光片，否则皮肤上的油脂会在玻璃表面沉积，氙灯点燃时会灼伤玻璃。
5、结语
作为一名检测人员，不仅仅要熟练这一类检验过程中的每一个环节，也要深入了解相关检验项目采用的不同的设备和方法，更需要明白试验原理，以及熟悉试验设备的结构和功能，在实际操作中要留心检测设备的状态，记录每次故障问题以及排除故障的方法，重要参数的设备需要建立期间核查制度，维持检测仪器的稳定性和准确性。检验人员熟悉了解这些技术知识才能更好地做好质量检验工作。
论文作者:曹寒梅1,陈敏2,蔡虎3
论文发表刊物:《医药前沿》2014年第1期供稿
论文发表时间:2014-4-2
标签：氙灯论文; 牙科论文; 材料论文; 光谱论文; 稳定性论文; 试样论文; 紫外线论文; 《医药前沿》2014年第1期供稿论文;